Spliceosome

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Illustration montrant les exons et les introns d'un ARN prémessager et la formation d'un ARN mature par épissage. Les UTRs sont des portions non codantes situées aux extrémités de l'ARNm.

Le spliceosome, appelé particule d'épissage (en anglais, splicing), est un complexe dynamique de particules ribonucléoprotéiques (composées d'ARN et de protéines) et localisé dans le noyau des cellules. Son rôle est d'assurer l'excision des introns, des régions non-codantes de l'ARN pré-messagers et la suture des exons, qui correspondent aux parties codantes[1],[2]. C'est une étape essentielle du processus de maturation des ARN messagers, un mécanisme conservé chez tous les organismes eucaryotes.

Le spliceosome est en général composé de cinq particules ribonucléoprotéiques, appelées snRNP. Pour la majorité des introns nucléaires, les snRNP composant le spliceosome sont appelées U1, U2, U4, U5 et U6. Elles s'assemblent sur l'intron suivant un mécanisme précis et catalysent les différentes étapes de la réaction d'épissage[3].

Rôle[modifier | modifier le code]

Très souvent chez les eucaryotes, on trouve au milieu des chaines codantes d'ARN (les exons), des portions non-codantes, les introns, qui ne contiennent aucune information permettant la traduction de la protéine. Ces introns doivent être enlevés de l'ARN pré-messager et les exons doivent ensuite être suturés, un processus qu'on appelle l'épissage. L'ARN pré-messager contient des signaux spécifiques dans sa séquence qui permettent de réaliser ce processus : à l'intérieur de l'intron doivent figurer un site d'épissage en 3', un site d'épissage en 5' et un point de branchement. Le site d'épissage 5' ou site donneur comprend très souvent une séquence GU à l'extrémité 5' de l'intron. Le site d'épissage en 3' ou site accepteur d'épissage se termine presque toujours avec une séquence AG. En amont de l'extrémité AG se trouve une région riche en pyrimidines (C et U), le tractus polypyrimidine. En amont du tractus polypyrimidine est situé le point de branchement, qui comprend une adénine.

Schéma de l'organisation des jonctions exon-intron-exon. Les exons amont et aval sont en orange et l'intron est en gris. Les nucléotides conservés sont indiqués.

La fonction précise du complexe macromoléculaire qu'est le spliceosome est de catalyser l'excision des introns des ARN pré-messagers et la suture des exons, une étape appelée processus d'épissage. Son rôle est de s'associer à l'ARN pré-messager et de procéder à l'épissage des introns, par deux réactions de trans-estérification, d'en assurer la maturation, avant son exportation dans le cytoplasme, pour être traduit en protéines. Les différentes particules du spliceosome sont aussi appelées snRNP, pour small nuclear RiboNucleoProteins.

Composition[modifier | modifier le code]

Il existe deux types de spliceosomes: le spliceosome majeur, qui mature la majorité des ARNm et le spliceosome mineur.

  • Le spliceosome majeur se compose de 5 snRNPs : snRNP U1, U2, la di-snRNP U4/U6 et la snRNP U5. Ces particules sont formées d'un petit ARN (ARNsn) auquel s'associent des protéines. On distingue deux familles de protéines :
    • (i) les 7 protéines Sm (SmB/B', D1, D2, E, F, G) dites "protéines de cœur", s'associant en anneau heptamèrique autour des ARNsn U1, U2, U4, U5
    • (ii) les protéines dites "spécifiques" retrouvées uniquement sur un type de snRNP (comme U1A, 70K et U1C, spécifiques de la snRNP U1).

Suivant les espèces, plusieurs dizaines à plus d'une centaine de protéines différentes viennent s'ajouter aux snRNPs pour former le spliceosome.

Mécanisme[modifier | modifier le code]

Le spliceosome s'assemble sur les séquences introniques des ARN pré-messagers de manière séquentielle:

Un cycle d'action du spliceosome
  1. Complexe E d'engagement: L'ARNsn U1 s'associe au site Guanosyl-Uridyl à l'extrémité 5' (5'GU) de l'intron,
  2. Complexe A: L'ARNsn U2 se fixe sur le point de branchement situé à une distance de 20-40 nucléotides de la paire AC qui forme l'extrémité 3' de l'intron
  3. Complexe B1: Les ARNsn U4 et U6 s'associent par un long appariemment puis l'ARNsn U5 se lie aux deux précédents créant le complexeU4/U5/U6. De plus U6 se fixe sur U2 tandis que U5 va se fixer sur l'extrémité 3' de l'exon à proximité de U1 (le spliceosome est alors au complet), rapprochant les extrémités de l'intron à exciser.
  4. Complexe B2: U1 est libéré, U5 glisse sur l'intron et U6 se fixe à l'extrémité 5' du site de clivage
  5. Complexe C1: U4 est libéré, U6 et U2 catalysent la réaction de transestérification et l'extrémité 5' de l'intron est coupée. Se forme une structure en boucle appelée lasso.
  6. Complexe C2: l'extrémité 3' de l'intron est coupée, ce qui libère l'intron. Ensuite, les exons sont suturés entre eux. Enfin, le complexe se dissocie.
  • Le spliceosome mineur agit sur le même principe mais les introns qu'il peut exciser sont beaucoup plus rares et diffèrent également dans les sites d'épissage. Il diffère aussi dans les séquences reconnues, qui dans son cas sont respectivement AC en 5' et UA en 3'. En outre, seule la snRNP U5 est la même pour les deux réactions, les autres sont appelées analogues fonctionnels U11 (dont la fonction est analogique à U1), U12 (U2), U4atac (U4) et U6atac (U6).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Benjamin Lewin, Gènes VI, Paris, De Boeck, (ISBN 2-7445-0024-0)
  2. Xavier Coumoul, Frédéric Dardel et Étienne Blanc, Mémo visuel de biochimie, Paris, Dunod, (ISBN 978-2-10-074226-4), p. 142-143
  3. (en) Cindy L. Will et Reinhard Lührmann, « Spliceosome Structure and Function », Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, vol. 3,‎ , a003707 (ISSN 1943-0264, PMID 21441581, PMCID 3119917, DOI 10.1101/cshperspect.a003707, lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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